帶式輸送機(jī)改向滾筒斷裂個(gè)案分析

柔艷成

（河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 黃驊 061110）

0 概述

某電廠一期兩臺(tái)600MW機(jī)組、二期660MW機(jī)組，配套建設(shè)上煤系統(tǒng)出力1500噸/小時(shí)，輸煤系統(tǒng)采用山東礦山機(jī)械有限公司制造的帶式輸送機(jī)，設(shè)計(jì)3條雙路。配備相應(yīng)的卸、給料設(shè)備及篩分破碎設(shè)備。原煤由廠外取煤運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)往廠內(nèi)煤場(chǎng)，然后由斗輪機(jī)將煤送至帶式輸送機(jī)，經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至煤倉。帶式輸送機(jī)滾筒作為輸煤系統(tǒng)皮帶機(jī)的重要設(shè)備，在保證四臺(tái)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行中起到了舉足輕重的作用，若發(fā)生故障將直接影響到電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 改向滾筒簡述

改向滾筒又叫導(dǎo)向滾筒，是帶式輸送機(jī)的重要承載部件，主要作用是改變輸送帶的運(yùn)行方向或壓緊輸送帶使其增大與傳動(dòng)滾筒的包膠。

該改向滾筒采用鑄焊結(jié)構(gòu)，輪轂與輪軸之間采用脹套方式聯(lián)接。改向滾筒表面采用平面膠層，表面膠層的形成方式為鑄膠。

該改向滾筒位于C7B皮帶機(jī)頭部，其承受載荷主要是滾筒自重與膠帶張力。其所在皮帶機(jī)參數(shù)：ST1250型鋼絲繩芯帶（普通阻燃耐寒型），帶寬 B=1400mm，帶速 2.5m/s，出力為 1500t/h，傾角 13.6°，全長525米。

2 改向滾筒斷裂現(xiàn)象

2.1 2011年7月24日，該滾筒筒皮左側(cè)的環(huán)形焊縫整圈開裂并伴隨有異音。當(dāng)時(shí)專業(yè)立即組織人員對(duì)該焊口進(jìn)行打磨補(bǔ)焊處理，使皮帶機(jī)及時(shí)恢復(fù)備用。

2011年12月14日，該滾筒焊口補(bǔ)焊部位再次發(fā)生開裂，進(jìn)行了坡口打磨補(bǔ)焊處理，經(jīng)空載試運(yùn)正常。當(dāng)重載進(jìn)行上煤時(shí)滾筒仍有異音，隨即停運(yùn)皮帶機(jī)對(duì)該滾筒另一側(cè)焊口進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)該環(huán)形焊縫開裂2/3圈。

改向滾筒焊口開裂對(duì)輸送帶運(yùn)行時(shí)受力產(chǎn)生變化，容易引起皮帶跑偏，甚至?xí)潅⑺毫哑Вo皮帶機(jī)的安全運(yùn)行帶來隱患。

圖1 滾筒左側(cè)焊縫開裂

圖2 滾筒右側(cè)焊縫開裂

2.2 改向滾筒斷裂原因分析

滾筒本身在運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)，由于煤量的不恒定，其所受載荷隨瞬時(shí)煤量作交替變化，因此滾筒出現(xiàn)了隨時(shí)間而交替變化的應(yīng)力。該滾筒長期在交變應(yīng)力作用下工作，出現(xiàn)了突然斷裂事故，而且是在沒有明顯塑性變形情況下發(fā)生的脆性斷裂，即疲勞破壞。

滾筒焊口部位正是應(yīng)力集中區(qū)域，筒皮焊口還存在先天焊接缺陷，在經(jīng)過應(yīng)力多次交替變化后，首先產(chǎn)生細(xì)微裂紋，也就是疲勞源，這種裂紋隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增多而逐漸擴(kuò)展，裂紋兩端的材料時(shí)分時(shí)合，并互相研磨，形成斷面的光滑區(qū)域，隨著裂紋的不斷擴(kuò)展，焊口處的有效面積不斷減少，以至突然斷裂。筒皮焊口開裂部位如圖3。

圖3 焊口及邊緣為最薄弱點(diǎn)為危險(xiǎn)截面

3 整改措施

滾筒在交變應(yīng)力的作用下，反復(fù)拉伸壓縮，由于不斷地塑性變形，焊口處在冷作硬化和應(yīng)力集中的狀態(tài)下，最終導(dǎo)致斷裂。為獲得優(yōu)質(zhì)焊縫、防止焊縫開裂，要保證滾筒的焊接工藝。

3.1 焊前準(zhǔn)備

由于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組負(fù)荷高、皮帶機(jī)停運(yùn)時(shí)間短、施工空間不足等原因，滾筒不能拆除返廠修復(fù)，只能現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)。將皮帶機(jī)做好電機(jī)停電等安全措施后，在該滾筒前后適當(dāng)位置打上夾板防止皮帶溜坡，然后吊起配重，整條皮帶松弛后，在頭部用手拉葫蘆拖拽皮帶使該改向滾筒能自由旋轉(zhuǎn)即可。

3.2 焊接清理

滾筒在手工焊接時(shí)必須進(jìn)行焊前、焊中、焊后清理，這是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的重要措施之一。用電鏟先將滾筒包膠剔除，用角向磨光機(jī)等工具清除焊縫邊緣及焊層之間由于機(jī)械切割和熔化切割所產(chǎn)生的毛刺、熔渣、飛濺等，以防止焊縫氣孔、夾渣等缺陷的產(chǎn)生。

3.3 焊材選擇

滾筒筒皮的材料一般為Q235，輪轂的材料一般為ZG230-450。筒皮上的直焊縫及滾筒與輪轂相接的環(huán)焊縫均采用現(xiàn)場(chǎng)手工電弧焊。

焊接材料一般應(yīng)選擇與滾筒強(qiáng)度相當(dāng)材料，必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強(qiáng)度。焊縫強(qiáng)度一般不能低于產(chǎn)品的要求。焊縫強(qiáng)度過高，將導(dǎo)致焊縫韌性、塑性以及抗裂性。

能下降。從而降低焊接結(jié)構(gòu)的使用安全性。此外選擇焊接材料時(shí)，還要考慮工藝條件的影響。根據(jù)滾筒的材料、坡口和接頭形式。我們選用直徑5mm的J507焊條。

3.4 工藝參數(shù)

3.4.1 坡口形式

環(huán)焊縫坡口如圖4。

圖4

3.4.2 工藝參教

根據(jù)筒皮厚度、坡口形式、工件材質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等情況選用的焊條直徑，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐和超聲波探傷檢查，確定了成熟的工藝參數(shù)。即層數(shù)：3層，電流：160-270A。

3.5 焊后保證

焊后檢驗(yàn)

滾筒焊接完后必須進(jìn)行檢驗(yàn)，除了對(duì)焊接外觀質(zhì)量檢驗(yàn)外，必須對(duì)焊縫按照J(rèn)B4730-94.II進(jìn)行超聲波探傷檢查，對(duì)有缺陷的部位打磨清理后重新施焊直至合格。

3.6 滾筒包膠

滾筒兩側(cè)環(huán)焊縫檢驗(yàn)合格后，開始進(jìn)行滾筒金屬表面打磨處理，將紋路磨平進(jìn)行冷粘包膠，常溫靜置固化48小時(shí)后即可載荷運(yùn)行生產(chǎn)。

4 結(jié)論

自2011年12月至今改向滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)良好，未出現(xiàn)任何異常及故障現(xiàn)象。實(shí)踐證明，滾筒環(huán)焊縫現(xiàn)場(chǎng)挖補(bǔ)焊接工藝可行，提高了滾筒的可靠性，延長了滾筒使用壽命，降低了設(shè)備維修費(fèi)用，對(duì)于輸煤系統(tǒng)設(shè)備檢修具有實(shí)際的借鑒意義。

［1］汪宗華.帶式輸送機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

［2］GBT 10595-2009 帶式輸送機(jī)[S].

［3］孫占峰.帶式輸送機(jī)滾筒焊接工藝的改進(jìn)[J].河北煤炭，2003(6)：37-38.